キャスコードアンプとは何ですか?

私は”ファッショナブルな”ディスクリートトランジスタ設計が今日どのようになっているのか分かりませんが、スイッチング以外の高速設計には、バイポーラなどのディスクリートトランジスタを使用している人は、おそらくcascode設計について知っています。 Cascodeアンプ(複数のアンプのチェーンであるcascadeと混同しないでください)の目的は、ミラー容量を絶縁することです。 ミラー容量は、反転アンプにおけるベース-コレクタ容量またはドレイン-ソース容量の見かけ上の乗算です。 これは、コレクタ(またはドレイン)のより広い電圧振幅のために簡単に説明することができます。 この電圧振幅の効果は、ドレインをACグラウンドとして視覚化するのと比較して、見かけの容量を増加させます。 これは簡単な例で示すことができます:

電圧スイング

この回路の性能を以下に示します。

回路の性能

コレクタ電流を同じに保ちながらカスコードを追加します。

カスコードフィルタcollector same

次の結果が得られます:p>

cascodeの結果

だから、3dbの帯域幅の三倍以上の改善。 理論的なミラー効果は、ベース-コレクタの容量を(1+G)倍増加させることです。-Gは段のゲインです。 しかし、ベース-コレクタ容量が帯域幅に影響を与える唯一の要因ではないため、帯域幅の改善は、その式を使用するために望むかもしれない28倍ではあ

改善は、ソースインピーダンス、負荷容量、ゲイン、および使用するデバイスの特性に依存します。 Cascodeトランジスタは、増幅トランジスタと同じ部品番号である必要はなく、実際には同じタイプである必要さえありません。 たとえば、bipolar cascodeトランジスタをHEMT(high electron mobility transistors)またはGaAsFETで使用することができます。

GaAsFET

帯域幅の改善を以下に示します。

GaAsFETの結果

これらの回路は、正確な設計ではなく、単に効果を説明するためのものではありませんフォローする。 Cascodeトランジスタを追加する際に留意すべき重要な要素の一つは、それがいくつかの電圧ヘッドルームを取ることです。 Cascodeトランジスタのベースをどこにバイアスするかを決定するときに、これを可能にする必要があります。 また、cascodeのベースは、選択したバイアス電圧でかなりしっかりと保持する必要があります。 低インピーダンスでバイアスをかけずに、その周りを動的に移動させると、望ましくない影響があります。

cascodeアンプは、あなたの視点に応じてさまざまな方法で見ることができます。 それを見る一つの方法は、キャスコードトランジスタは、エミッタが動くのを防ぎながら、エミッタを通ってそのコレクタに電流を流す(ベース電流を少な Cascodeを見るもう一つの方法は、一般的なベースアンプです。 これは、共通エミッタ利得段に対するミラー効果を防止するために必要な特性です。共通エミッタアンプのコレクタが移動できない場合、ベース–コレクタ容量を増幅することはできません。

個々のデバイスの特性に応じて、HEMTなどのcascodeにバイポーラトランジスタ以外のものを使用することが有益である可能性があります。 下のグラフは、キャスコードと反転アンプトランジスタにHEMTを使用したことによる帯域幅の改善を示しています。

HEMTの改善

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